毛瑋蕓，朱立群，王 玨，夏可冰，付 星

(1.浙江公路水運工程咨詢公司，浙江 杭州 310000；2.長安大學 公路學院，陜西 西安 710000)

交通運輸部于2017年7月正式開始在山西、浙江、河南、湖南四省組織開展高速公路分時段差異化收費試點工作。目前國內部分城市已經(jīng)開展繞城高速差異化收費工作，其中義烏市為提升義烏路網(wǎng)整體運行效率，緩解城市內部交通壓力，擬對義烏繞城高速公路展開差異化收費試點工作。

在繞城高速優(yōu)惠研究中，關鍵問題是估算政策實施帶來的交通影響、社會效益和政府補貼[1-2]。宏觀交通模型在處理城市交通問題中展現(xiàn)出靈活性和普適性，繞城高速優(yōu)惠研究同樣可以采用宏觀交通模型的思路建模、預測和評估。目前常用的宏觀交通模型軟件包括：TransCAD、VISUM、Cube等。其中Cube為用戶提供清晰的腳本編程語言，允許用戶開發(fā)和定制各種形式的交通需求模型，能夠靈活實現(xiàn)“四階段”全部過程，為決策者提供既專業(yè)科學的，又直觀可視化效果好的規(guī)劃方案[3]。Cube在開發(fā)方面能夠更好地處理繞城高速優(yōu)惠研究中的問題。

1 高速公路交通特征

義烏市繞城高速由3條高速公路組成，分別為杭金衢高速、甬金高速和義東高速，共設11個收費站，如圖1所示。其中義東高速尚未投入使用。

圖1 義烏市高速公路及收費站分布

交通量分布存在如下特征：

1)現(xiàn)狀高速交通量分布不均。杭金衢高速承擔大量過境交通，沿線交通量高于甬金高速。甬金高速交通量集中分布在徐村以東至東陽段。交通量分布如圖2所示。

圖2 義烏市高速公路現(xiàn)狀交通量分布

2)收費站進出交通量集中在義烏和義烏東收費站，分別位于杭金衢高速和甬金高速上。收費站進出站交通量如圖3所示。

圖3 義烏市高速收費站進出站交通量分布

圖4 義烏市高速交通量各車型所占比例

3)高速公路交通量中客車占64.8%，貨車占35.2%?？拓涇囍校?類車均占有較大比例，如圖4所示。

2 優(yōu)惠方案

優(yōu)惠政策限車籍所在地為義烏或金華地區(qū)的客車，該類車輛在甬金高速、杭金衢高速、義東高速上行駛且出入僅在義烏轄內11個收費站時免收通行費。優(yōu)惠政策隨繞城高速全線通車開始實行。

3 模型建立與標定

3.1 交通小區(qū)劃分

義烏繞城高速在城市外圍，主要承擔過境和長距離出行，城市內部出行不是研究的重點，因此對城市內部交通小區(qū)進行簡化合并。同時考慮市域內同高速公路存在競爭的主要國省道、城市道路的分布，將義烏市劃分為36個交通小區(qū)，如圖5所示。

圖5 義烏市交通小區(qū)劃分

3.2 交通產(chǎn)生

采用人口和人均出行率計算出行產(chǎn)生量(即原單位法)[7]。通過計算義烏各類用地單位面積出行吸引率來確定各小區(qū)的出行吸引量。

3.3 交通分布

義烏研究中采用重力模型進行交通分布，其中重力模型參數(shù)根據(jù)居民出行調查獲得出行時間分布(即摩擦因子)進行標定。

3.4 方式劃分

根據(jù)項目特點，將出行方式劃分為優(yōu)惠對象小汽車、非優(yōu)惠對象小汽車、公交車、非機動車、步行五種出行方式，各種方式的分擔率根據(jù)居民出行調查數(shù)據(jù)確定。

3.5 效用函數(shù)標定

出行者在選擇最佳通行線路時遵循效用最大原則。由于效用越大，被選擇的可能性也越大，效用函數(shù)用于評估車輛在路段上行駛的綜合費用，其中要考慮車輛實際行駛時間、車輛油耗費用、收費費用等。

計算公式如下

C=Time+λ·Dist/vot+Toll/vot.

(1)

式中：C為廣義費用，min；Time為路段行駛時間,min；λ為車輛每km行駛費用，根據(jù)車輛百km油耗及當?shù)赜蛢r取0.8元/km；Dist為行駛距離；Toll為收費站費用；vot為時間價值。

其中時間價值是衡量出行群體對收費的敏感程度的參數(shù)。通過對義烏市出行者展開意愿調查，建立Logit模型進行時間價值的標定，量化義烏市出行者對收費的敏感程度。

Logit中的效用函數(shù)形式及時間價值計算如下[8-9]

V=α+βt·Time+βf·Fare

(2)

式中:V為出行阻抗；Time為行駛時間，min；Fare為費用，元；vot為時間價值，元/min；α、βt、βf為待標定參數(shù)；

通過標定，α=-0.042，βt=-0.066 1，β=-0.087 7。時間價值vot=0.745元/min，即44.7元/h。

3.6 交通分配

效用函數(shù)標定完成后，將交通分布得到的基年出行OD在路網(wǎng)上按照用戶均衡的方法進行分配。交通分配環(huán)節(jié)統(tǒng)計高速公路收費，計算優(yōu)惠車輛應收通行費總額。

4 影響評估4.1 補貼預測

經(jīng)模型預測，義烏牌照優(yōu)惠方案2018年高峰小時收費減免總額為10 783元，金華地區(qū)牌照優(yōu)惠方案為15 067元。全年減免總額計算式如式(3)所示。

A=nf/(Kp·Km).

(3)

式中:A為全年減免總額；n為調查當月天數(shù)，6月取30 d；f為高峰小時收費(元)；Kp為高峰交通量系數(shù)，根據(jù)義烏市出行特征取9.1%；Km為月變系數(shù)，根據(jù)義烏市道路流量年統(tǒng)計，調查當月占全年總出行量的8.1%。

計算得到2018年義烏牌照優(yōu)惠方案全年補貼總額約為4 388.7萬元，金華地區(qū)牌照優(yōu)惠方案為6 132.3萬元。

4.2 時間節(jié)約效益評價

通過對義烏市內高速公路實施收費優(yōu)惠，加強義烏市各個產(chǎn)業(yè)組團之間的聯(lián)系，節(jié)約交通產(chǎn)生的時間成本，有效提升城市的運行效率。

節(jié)約的時間成本計算如下：

(4)

式中:T為時間節(jié)約成本(元/年)；ΔVi為高速路第i段交通量增量(輛/年)；ti為高速路第i段里程(km)；v為居民人均生產(chǎn)總值(元/h)。

按照2016年義烏市常住人口人均生產(chǎn)總值(約44元/h)計算，2018年義烏牌照優(yōu)惠方案全年時間節(jié)約價值為6 446萬元，金華地區(qū)牌照優(yōu)惠方案為7 968.4萬元。

4.3 環(huán)境效益評價

城市道路交叉口較多，道路擁堵，車輛在城市道路行駛中速度低油耗大，停車次數(shù)較多，機動車市內短途行駛時每公里造成的污染要比高速行駛嚴重。高速公路收費政策調整促使城市交通量轉移至高速公路，車輛行駛途中油耗、排放減少。

碳排減少如下

(5)

式中:E為污染物減排(噸/年)；ΔVi為高速路第i段交通量增量(輛/年)；di為高速路第i段里程(km)；α1、α2、α3、α4分別為NOX、HC、CO污染物減排因子，分別取11.6 g/(輛·km)、0.7 g/(輛·km)、0.7 g/(輛·km)、6.3 g/(輛·km)。

計算得到2018年義烏牌照優(yōu)惠方案全年減排532.8 t，金華地區(qū)牌照優(yōu)惠方案為1 506.4 t。

4.4 交通影響評價

優(yōu)惠方案實施后，城市道路交通量向高速公路轉移，城市擁堵有所緩解，高速公路服務水平有部分下降。指標變化如表1所示。

金華地區(qū)牌照方案與義烏牌照方案相比，緩堵效果相對較好，改善幅度不大(飽和度減少在1%左右)，但基年補貼總額多出1 743.6萬元/年，單位補貼帶來的效益提升不夠顯著。

表1 方案實施效果指標評價

5 結 論

通過宏觀交通模型對繞城高速差異化收費進行研究，在模型構建中，通過方式劃分階段建立優(yōu)惠群體OD矩陣，并針對預測結果對收費敏感這一特點，重新標定阻抗函數(shù)及時間價值參數(shù)，提升模型的準確性。模型結果從補貼總額、時間節(jié)約效益、環(huán)境效益和交通影響4個關鍵點對收費政策調整后的影響進行評價，金華地區(qū)牌照方案與義烏牌照方案相比，國省道交通量減少1.03%，V/C下降1.27%，車速提升0.8%；高速公路整體交通量比義烏牌照方案提升2.62%，V/C提升2.54%，車速下降0.3%。金華地區(qū)牌照方案緩堵效果相對較好，在減排和時間效益節(jié)約方面有顯著的效果，但單位補貼帶來的效益提升不夠顯著。

目前交通運輸部在4省開展高速公路差異化收費工作，本文以義烏市繞城高速優(yōu)惠研究為例，提供了一種基于“四階段”模型的解決方法，為政府高速差異化收費方案的制定、方案結果評估提供了一個科學的手段，有助于政策的推進與實施。